CN116318375B - 一种多尺度卫星通信设备及其通信波束覆盖方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及卫星通信技术领域，具体涉及一种多尺度卫星通信设备及其通信波束覆盖方法，包括安装件，其固定安装在发射器上；移动件，活动连接在安装件的上侧，移动件的两端均固定连接有搭接块，搭接块的两侧外壁上还固定连接有连接杆；水平件，呈对称结构设置在安装件的上侧，水平件上还固定连接有第一发射面；第二发射面，固定安装在移动件顶面上，第二发射面的两侧转动连接有转动杆，转动杆中部还通过连接块固定连接有第三发射面。通过设置的多个尺寸不同的发射面，利用控制单元控制伺服电机的运行状态，进而可依据实际需要灵活调整卫星通信设备的覆盖范围，实现高效的卫星通信。

Description

一种多尺度卫星通信设备及其通信波束覆盖方法

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，具体涉及一种多尺度卫星通信设备及其通信波束覆盖方法。

背景技术

波束是指由卫星天线发射出来的电磁波在地球表面上形成的形状。主要有全球波束、点形波束、赋形波束。由发射天线来决定其具体的覆盖形状。

受到发射天线尺寸和类别等的影响，不同尺寸的卫星天线的覆盖范围及信号强度保持相对固定，且亦有所不同，若想要实现对某区域的全面覆盖，其需要布局多个卫星才可实现全球覆盖，代价较大，由于单一卫星通信设备覆盖区域固定的关系，并不能够根据实际需要进行覆盖范围的调整，容易导致单一卫星通信设备负荷较大，而其余卫星通信设备闲置的问题，灵活性较差导致通讯效果差的问题。

发明内容

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种多尺度卫星通信设备及其通信波束覆盖方法，能够有效地解决现有的卫星通信设备覆盖区域固定的关系，并不能够根据实际需要进行覆盖范围的调整，容易导致单一卫星通信设备负荷较大，而其余卫星通信设备闲置的问题，灵活性整体较差导致通讯效果差的的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明提供一种多尺度卫星通信设备，包括安装件，其固定安装在发射器上，安装件的底面还安装有囊体，囊体上还连通有出气管，安装件的四角处还安装有活塞管；

移动件，活动连接在安装件的上侧，移动件的两端均固定连接有搭接块，搭接块的两侧外壁上还固定连接有连接杆，连接杆的下端还固定连接有与活塞管内部滑动配合的活塞杆，搭接块的外壁上还固定连接有金属圆柱件；水平件，呈对称结构设置在安装件的上侧，并且两个水平件通过连接件与移动件连接，水平件的两侧分别固定连接有固定板，还包括穿插在位于同侧的两个固定板上的螺纹杆，螺纹杆与外部伺服电机的输出轴固定连接，并且螺纹杆通过套环与安装件固定连接，水平件上还固定连接有第一发射面；第二发射面，固定安装在移动件顶面上，第二发射面的两侧转动连接有转动杆，还包括设置于转动杆端部的圆盘件，圆盘件内部开设有腔体，转动杆的端部延伸至腔体内部还固定连接有弧形块，转动杆中部还通过连接块固定连接有第三发射面。

进一步地，安装件呈U型结构设置，并且其开口向上；安装件两侧开设有限位槽，限位槽的内壁与搭接块的外壁滑动配合；安装件的顶面还固定连接有滑块，滑块与开设在水平件上的水平槽滑动配合。

进一步地，连接件的外壁上对称开设有滑动槽，金属圆柱件卡接在滑动槽内并保持滑动配合；滑动槽的上端内壁固定安装有电磁铁；当电磁铁通电后，其会吸附金属圆柱件，使得金属圆柱件在滑动槽内滑动。

进一步地，触发单元，包括分别设置于搭接块的第一金属片以及固定安装在限位槽底面内壁上的第二金属片；当外部伺服电机带动设置的螺纹杆转动时，其会带动两个水平件相互靠近，此时移动件向下移动，直至第一金属片与第二金属片接触；当第一金属片与第二金属片接触时，电磁铁接通电源。

进一步地，活塞管通过软管与囊体内部连通；当活塞杆向下移动时，处于活塞管内的气体会进入囊体内，且该囊体通过连接管与腔体连通；并且该连接管上安装有双向阀。

进一步地，弧形块的外壁与腔体的内壁滑动配合；弧形块将腔体分为两个相对密封的部分，并且连接管与腔体内其中一个密封的部分连通；当气体从连接管进入腔体时，转动杆会带动与其保持固定连接的第三发射面转动展开。

进一步地，固定连接在第一发射面内端外壁上的连接环，以及固定连接在水平件顶面内侧的圆杆；连接环与圆杆之间转动连接，使得两个第一发射面能够被折叠。

进一步地，还包括控制单元，用于控制伺服电机的运行与否；控制单元接收到调整请求信号后，控制单元驱动伺服电机正向转动，带动两个第一发射面相互远离，伺服电机持续运行时，会使得第二发射面以及第三发射面相继展开；根据调整请求信号的信号内容，合理控制伺服电机正向转动或者是反向转动的时间，实现对两个第一发射面通信波束既定覆盖位置进行调整；或者是使得第二发射面以及第三发射面相继展开，实现对通信波束覆盖范围的调整；控制单元接收到复原请求信号后，控制单元驱动伺服电机反向转动，带动两个第一发射面相互靠近，并使得第二发射面以及第三发射面相继折叠复原；调整请求信号以及复原请求信号由地面端依据实际需求发射，地面端发射请求信号的目的卫星群体为最接近其的至少两个卫星。

一种多尺度通信波束覆盖方法，包括以下步骤：

S1：当控制单元接收到请求信号后，通过外部的伺服电机带动转动杆进行转动，使得两个第一发射面展开；

S2：当两个第一发射面在展开时，结合设置的水平件通过连接件与安装件连接的关系，此时搭接块在限位槽内向上滑动，进而使得囊体内的气体被吸入活塞管内，使得活动连接在其内部的活塞杆受到挤压向上移动，进而带动第二发射面以及第三发射面向上移动；

S3：当两个第一发射面完全展开后，此时通过控制设置于连接管上的双向阀，由于正负压的关系，腔体内的气体会进入囊体内，进而使得转动杆转动，进而展开第二发射面以及第三发射面。

有益效果

本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：

本发明通过设置的多个尺寸不同的发射面，利用控制单元控制伺服电机的运行状态，进而可依据实际需要灵活调整卫星通信设备的覆盖范围，实现高效的卫星通信。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的卫星通信设备整体结构示意图；

图2为本发明的卫星通信设备整体爆炸结构示意图；

图3为本发明的图2中A处放大结构示意图；

图4为本发明的水平件仰视结构示意图；

图5为本发明的第二发射面与移动件分离时结构示意图；

图6为本发明的图5中B处放大结构示意图；

图7为本发明的图5中C处放大结构示意图；

图8为本发明的囊体整体结构示意图；

图9为本发明的转动杆与圆盘件分离时结构示意图；

图10为本发明的圆盘件剖面结构示意图；

图11为本发明的卫星通信设备展开时，各个发射面结构变化示意图;

图12为本发明的卫星通信设备展开时，连接件形态结构变化示意图；

图13为本发明的通信波束覆盖方法示意图。

附图说明

100、安装件；101、限位槽；110、滑块；120、囊体；121、出气管；130、活塞管；131、软管；

200、移动件；210、搭接块；211、连接杆；220、活塞杆；230、金属圆柱件；

300、水平件；310、固定板；320、螺纹杆；330、第一发射面；331、连接环；340、圆杆；

400、连接件；401、滑动槽；410、电磁铁；

500、第二发射面；510、圆盘件；511、腔体；512、连接管；520、转动杆；521、弧形块；

600、第三发射面；610、连接块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例：

根据附图1-附图12中所示，一种多尺度卫星通信设备，包括安装件100，其固定安装在发射器上，安装件100呈U型结构设置，并且其开口向上；通过设置的呈U型结构的安装件100， 其能够提供一定的放置安装空间，而该安装空间就是用来放置设置的移动件200，移动件200上安装有第二发射面500以及第三发射面600，在发射过程中，第二发射面500以及第三发射面600会被收纳在安装件100内，而相对于安装件100活动连接的水平件300，其会对第二发射面500以及第三发射面600进行限制，保证其结构的稳定性，值得说明的是，第一发射面330内端外壁上还固定连接有连接环331，以及固定连接在水平件300顶面内侧的圆杆340；连接环331与圆杆340之间转动连接，使得两个第一发射面330能够被折叠，在卫星发射阶段，通过该折叠方式，能够极大的缩小多个发射面的体积，进而有效的保证结构的稳定性，同时为了保证两个处于折叠状态的第一发射面330的稳定性，还可以通过卡接块与卡接槽的方式使得两个第一发射面330折叠的稳定性。

为了更好的理解本技术方案，从卫星通信设备的初始状态变为展开状态进行阐述，具体的，所谓的初始状态可以理解为，在一般应用场景中，各个卫星通信设备的覆盖复位是固定的，也及时当两个第一发射面330展开时，那么其覆盖范围是保持固定的，并且多个卫星通信设备能够实现对对一定区域的有效覆盖；但在某些特定的时间，某个区域的通信需求较大时，单一的卫星通信设备已满负荷工作时，通信的效率会降低，在此过程中，需要对既定的卫星通信设备进行调整，以满足实际的通信需求，具体的，也及是将原本负责既定区域的卫星通信设备进行展开，以保证单一区域能够有多个卫星通信设备提供服务；

值得说明的是，上述过程中，通过设置的控制单元，用于控制伺服电机的运行与否，来调整卫星通信设备的覆盖面；具体的控制单元接收到调整请求信号后，控制单元驱动伺服电机正向转动，带动两个第一发射面330相互远离，伺服电机持续运行时，会使得第二发射面500以及第三发射面600相继展开；根据调整请求信号的信号内容，合理控制伺服电机正向转动或者是反向转动的时间，实现对两个第一发射面330通信波束既定覆盖位置进行调整；或者是使得第二发射面500以及第三发射面600相继展开，实现对通信波束覆盖范围的调整；控制单元接收到复原请求信号后，控制单元驱动伺服电机反向转动，带动两个第一发射面330相互靠近，并使得第二发射面500以及第三发射面600相继折叠复原；调整请求信号以及复原请求信号由地面端依据实际需求发射，地面端发射请求信号的目的卫星群体为最接近其的至少两个卫星，通过该种方式，能够使得最近接通信繁忙的区域的卫星通信设备进行通信波束覆盖范围的调整，以提供多个卫星通信设备进行信号的传输；

具体的，当控制单元控制伺服电机正向转动时，其会带动啮合连接其上的固定板310相互远离，结合设置的固定板310与水平件300之间的固定连接的关系，其会带动设置的两个水平件300相互远离，由于设置的水平件300与第一发射面330之间的固定连接的关系，其会带动设置的两个第一发射面330相互远离，进而对其覆盖范围进行调整，值得说明的是，由于相邻的两个卫星通信设备其对应的覆盖区域是保持接触的，那么当两个第一发射面330位置调整后，会出现在某区域同时有至少两个卫星通信设备提供服务，一定程度上提高了通信的稳定性，有效的缓解单一卫星通信设备服务高信号传输区域的通讯传输压力；

并且值得说明的是，在该种情况下，控制单元能够根据实际的需求，正向或者反向转动螺纹杆320进而灵活调整两个第一发射面330的覆盖范围，以适配不同的通信需求。

上述过程中，当两个第一发射面330位置调整后，会使得其原本覆盖区域的中心位置出现空缺，而为了避免改问题，还补充设置有第二发射面500以及第三发射面600，那么当原覆盖区域以及相邻两个卫星通信设备覆盖区域均保持通信需求较大的状态时，就需要第二发射面500以及第三发射面600能够完整展开，下面将阐述，第二发射面500以及第三发射面600是如何展开使用的。

具体的，本方案中，还包括移动件200，活动连接在安装件100的上侧，移动件200的两端均固定连接有搭接块210，安装件100两侧开设有限位槽101，限位槽101的内壁与搭接块210的外壁滑动配合；搭接块210的两侧外壁上还固定连接有连接杆211，连接杆211的下端还固定连接有与活塞管130内部滑动配合的活塞杆220，搭接块210的外壁上还固定连接有金属圆柱件230；以及水平件300，呈对称结构设置在安装件100的上侧，安装件100的顶面还固定连接有滑块110，滑块110与开设在水平件300上的水平槽滑动配合，并且两个水平件300通过连接件400与移动件200连接，水平件300的两侧分别固定连接有固定板310，还包括穿插在位于同侧的两个固定板310上的螺纹杆320，螺纹杆320与外部伺服电机的输出轴固定连接，并且螺纹杆320通过套环与安装件100固定连接，水平件300上还固定连接有第一发射面330；在移动件200顶面上固定安装有第二发射面500；

并且，连接件400的外壁上对称开设有滑动槽401，金属圆柱件230卡接在滑动槽401内并保持滑动配合；滑动槽401的上端内壁固定安装有电磁铁410；当电磁铁410通电后，其会吸附金属圆柱件230，使得金属圆柱件230在滑动槽401内滑动；当设置的两个水平件300向两侧移动时，结合设置的水平件300通过连接件400与移动件200之间的连接关系，其会带动设置的移动件200相对于安装件100向上移动，并且当移动件200不与安装件100接触时，设置的触发单元，包括分别设置于搭接块210的第一金属片以及固定安装在限位槽101底面内壁上的第二金属片；当外部伺服电机带动设置的螺纹杆320转动时，其会带动两个水平件300相互靠近，此时移动件200向下移动，直至第一金属片与第二金属片接触；当第一金属片与第二金属片接触时，电磁铁410接通电源。当移动件200与安装件100分离时，设置的电磁铁410不通电，进而使得金属圆柱件230不与安装在滑动槽401内的电磁铁410磁性吸附，此时金属圆柱件230能够在滑动槽401内滑动；

并且结合设置的移动件200与第二发射面500之间的固定连接的关系，其会带动设置的第二发射面500向上移动；在此过程中，与移动件200保持固定连接的活塞杆220会向上移动，并且安装件100的底面还安装有囊体120，囊体120上还连通有出气管121，安装件100的四角处还安装有活塞管130；活塞管130通过软管131与囊体120内部连通；当活塞杆220向下移动时，处于活塞管130内的气体会进入囊体120内；结合设置的活塞杆220与活塞管130之间的滑动配合关系，当活塞杆220向上移动时，处于囊体120内的气体会被吸入活塞管130内，当两个第一发射面330完全展开后，此时设置的移动件200会带动第二发射面500以及折叠在其上侧位置的第三发射面600上升至与第一发射面330同一高度的位置；

特别的，第二发射面500的两侧转动连接有转动杆520，还包括设置于转动杆520端部的圆盘件510，圆盘件510内部开设有腔体511，转动杆520的端部延伸至腔体511内部还固定连接有弧形块521，转动杆520中部还通过连接块610固定连接有第三发射面600。且该囊体120通过连接管512与腔体511连通；并且该连接管512上安装有双向阀。弧形块521的外壁与腔体511的内壁滑动配合；弧形块521将腔体511分为两个相对密封的部分，并且两个相对密封部分内均填充有气压相等的气体，并且连接管512与腔体511内其中一个密封的部分连通；当气体从连接管512进入腔体511时，转动杆520会带动与其保持固定连接的第三发射面600转动展开。当囊体120内的气体被吸入活塞管130内时，囊体120内部气压较低，此时打开设置于连接管512上的双向阀，使得腔体511与囊体120保持连通，由于正负压的关系，腔体511内的气体会进入囊体120内，进而使得活动连接在腔体511内的弧形块521发生转动，进而带动设置的转动杆520进行转动，结合转动杆520与第三发射面600之间固定连接的关系，此时两个第三发射面600会相对于第二发射面500进行转动，实现完成展开，并且处于展开状态的第二发射面500与第三发射面600会弥补两个第一发射面330远离后的中部空缺位置，进而使得卫星通信设备能够在满足原区域覆盖的基础上，还能够扩展其覆盖范围，以适配不同的通信需要。

为了方便理解，这里阐述下，关于第三发射面600的收缩，在收缩过程中，外部伺服电机转动，带动设置的两个水平件300相互靠近，在靠近过程中，活动连接在安装件100上的移动件200会向下移动，与其保持固定连接的活塞杆220会在活塞管130内向下移动，使得其内部的进入囊体120并同步进入腔体511内部，带动腔体511内转动连接的弧形块521进行转动，进而实现两个第三发射面600的转动折叠，并且值得说明的是，在此过程中，第三发射面600的外壁不会与第一发射面330的内端外壁接触。

一种多尺度通信波束覆盖方法，包括以下步骤：

S1：当控制单元接收到请求信号后，通过外部的伺服电机带动转动杆520进行转动，使得两个第一发射面330展开；

S2：当两个第一发射面330在展开时，结合设置的水平件300通过连接件400与安装件100连接的关系，此时搭接块210在限位槽101内向上滑动，进而使得囊体120内的气体被吸入活塞管130内，使得活动连接在其内部的活塞杆220受到挤压向上移动，进而带动第二发射面500以及第三发射面600向上移动；

S3：当两个第一发射面330完全展开后，此时通过控制设置于连接管512上的双向阀，由于正负压的关系，腔体511内的气体会进入囊体120内，进而使得转动杆520转动，进而展开第二发射面500以及第三发射面600。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种多尺度卫星通信设备，其特征在于，包括：

安装件（100），其固定安装在发射器上，安装件（100）的底面还安装有囊体（120），囊体（120）上还连通有出气管（121），安装件（100）的四角处还安装有活塞管（130）；

移动件（200），活动连接在安装件（100）的上侧，移动件（200）的两端均固定连接有搭接块（210），搭接块（210）的两侧外壁上还固定连接有连接杆（211），连接杆（211）的下端还固定连接有与活塞管（130）内部滑动配合的活塞杆（220），搭接块（210）的外壁上还固定连接有金属圆柱件（230）；

水平件（300），呈对称结构设置在安装件（100）的上侧，并且两个水平件（300）通过连接件（400）与移动件（200）连接，水平件（300）的两侧分别固定连接有固定板（310），还包括穿插在位于同侧的两个固定板（310）上的螺纹杆（320），螺纹杆（320）与外部伺服电机的输出轴固定连接，并且螺纹杆（320）通过套环与安装件（100）固定连接，水平件（300）上还固定连接有第一发射面（330）；

第二发射面（500），固定安装在移动件（200）顶面上，第二发射面（500）的两侧转动连接有转动杆（520），还包括设置于转动杆（520）端部的圆盘件（510），圆盘件（510）内部开设有腔体（511），转动杆（520）的端部延伸至腔体（511）内部还固定连接有弧形块（521），转动杆（520）中部还通过连接块（610）固定连接有第三发射面（600）；

安装件（100）呈U型结构设置，并且其开口向上；安装件（100）两侧开设有限位槽（101），限位槽（101）的内壁与搭接块（210）的外壁滑动配合；安装件（100）的顶面还固定连接有滑块（110），滑块（110）与开设在水平件（300）上的水平槽滑动配合；

连接件（400）的外壁上对称开设有滑动槽（401），金属圆柱件（230）卡接在滑动槽（401）内并保持滑动配合；滑动槽（401）的上端内壁固定安装有电磁铁（410）；当电磁铁（410）通电后，其会吸附金属圆柱件（230），使得金属圆柱件（230）在滑动槽（401）内滑动。

2.根据权利要求1所述的一种多尺度卫星通信设备，其特征在于，还包括：

触发单元，包括分别设置于搭接块（210）的第一金属片以及固定安装在限位槽（101）底面内壁上的第二金属片；

当外部伺服电机带动设置的螺纹杆（320）转动时，其会带动两个水平件（300）相互靠近，此时移动件（200）向下移动，直至第一金属片与第二金属片接触；

当第一金属片与第二金属片接触时，电磁铁（410）接通电源。

3.根据权利要求2所述的一种多尺度卫星通信设备，其特征在于，

活塞管（130）通过软管（131）与囊体（120）内部连通；

当活塞杆（220）向下移动时，处于活塞管（130）内的气体会进入囊体（120）内，且该囊体（120）通过连接管（512）与腔体（511）连通；

并且该连接管（512）上安装有双向阀。

4.根据权利要求3所述的一种多尺度卫星通信设备，其特征在于，

弧形块（521）的外壁与腔体（511）的内壁滑动配合；

弧形块（521）将腔体（511）分为两个相对密封的部分，并且连接管（512）与腔体（511）内其中一个密封的部分连通；

当气体从连接管（512）进入腔体（511）时，转动杆（520）会带动与其保持固定连接的第三发射面（600）转动展开。

5.根据权利要求4所述的一种多尺度卫星通信设备，其特征在于，还包括：

固定连接在第一发射面（330）内端外壁上的连接环（331），以及；

固定连接在水平件（300）顶面内侧的圆杆（340）；

连接环（331）与圆杆（340）之间转动连接，使得两个第一发射面（330）能够被折叠。

6.根据权利要求5所述的一种多尺度卫星通信设备，其特征在于，还包括：

控制单元，用于控制伺服电机的运行与否；

控制单元接收到调整请求信号后，控制单元驱动伺服电机正向转动，带动两个第一发射面（330）相互远离，伺服电机持续运行时，会使得第二发射面（500）以及第三发射面（600）相继展开；

根据调整请求信号的信号内容，合理控制伺服电机正向转动或者是反向转动的时间，实现对两个第一发射面（330）通信波束既定覆盖位置进行调整；或者是使得第二发射面（500）以及第三发射面（600）相继展开，实现对通信波束覆盖范围的调整；

控制单元接收到复原请求信号后，控制单元驱动伺服电机反向转动，带动两个第一发射面（330）相互靠近，并使得第二发射面（500）以及第三发射面（600）相继折叠复原；

调整请求信号以及复原请求信号由地面端依据实际需求发射，地面端发射请求信号的目的卫星群体为最接近其的至少两个卫星。

7.一种多尺度通信波束覆盖方法，应用于如权利要求6中所述的一种多尺度卫星通信设备，其特征在于，包括以下步骤：

S1：当控制单元接收到请求信号后，通过外部的伺服电机带动转动杆（520）进行转动，使得两个第一发射面（330）展开；

S2：当两个第一发射面（330）在展开时，结合设置的水平件（300）通过连接件（400）与安装件（100）连接的关系，此时搭接块（210）在限位槽（101）内向上滑动，进而使得囊体（120）内的气体被吸入活塞管（130）内，使得活动连接在其内部的活塞杆（220）受到挤压向上移动，进而带动第二发射面（500）以及第三发射面（600）向上移动；

S3：当两个第一发射面（330）完全展开后，此时通过控制设置于连接管（512）上的双向阀，由于正负压的关系，腔体（511）内的气体会进入囊体（120）内，进而使得转动杆（520）转动，进而展开第二发射面（500）以及第三发射面（600）。